中國在春秋戰(zhàn)國時期,就進入到鐵器時代,戰(zhàn)國時候吳的鐵劍制作,已經(jīng)到了相當?shù)某潭攘耍惹嚆~更加堅固的鐵,成為了工具,也推進了時代的發(fā)展。rg
從鐵到鋼,按理,幾乎沒有什么界限,不停的消耗鐵之中的碳,達到一定數(shù)量就是鋼了,可是有史以來的記載之中,很多冠上鋼名字的,大部分都是鐵,真正稱之為鋼的少之又少。
主要問題就是,封建時代,對于鐵跟鋼之間,沒有一個明顯的認識,只知道百煉成鋼,知道鋼比鐵好,好到哪里,卻不知道。
趙信給予標準化,還有對于鋼的了解,直接決定了,哪怕是手工,也可以比較高效的制作鋼。
北宋的鋼,主要還是手工打造的,是用煉鐵的方法,百煉成鋼,所以價格極高,原因就是在于成品率不高。
一般出色一點的鐵匠,1次煉制,能夠最終成功個一兩次,已經(jīng)算的上非常驚人的,差一點,可能要上百次才能夠成功。
這樣的耗費,只是一個人力成,就是一個非常高昂的數(shù)字,更別千錘百煉未必一定會出,如果幾率高一點,廢品率低一點,這個精鐵就不會那么貴了。
趙信既然敢于開啟這個常識,就是對這個有絕對的信心,后世那種純手工打制,已經(jīng)可以保證成品率了。
不是,后世的大師,比起封建時代的大師強,實際上,遠遠不如,但是后世對于鋼鐵的了解,已經(jīng)深入到一定程度了,哪怕是普通人,也懂鋼和鐵的區(qū)別。
白了,鋼就是含碳量在-6%之間的一種合金,后世的手工打造的方法,借助著熟鐵和生鐵進行折皺打造,不過跟封建時代的隨便打造不一樣,這里會控制比例。
熟鐵之中,幾乎不含什么碳,生鐵也就是大于%的那種,一般都在5%以下,后世的鍛造師們,會根據(jù)經(jīng)驗,去一個平均量,同時計算生鐵和熟鐵的數(shù)量,讓碳的含量保持在8-1%之間。
超過6%的,就是高碳鋼,跟生鐵相比,有差不多6%左右的余量,就算有誤差,也可以保證在八成九成以上,這樣可以保證效率。
1次成功9次,這樣下來,就可以把鋼的價格,降低到跟鐵差不多,或者稍稍高一點的程度,這就極大的降低了成。
這個比例,是高碳鋼,是硬度最大的鋼,柔韌度差一點,可是用來制作鎧甲,兵器,是出色的選擇,歷史上的不少名劍,就是使用的這樣的材料。
相對于程沒有參與水泥實驗,關(guān)于鋼鐵打造的實驗,趙信程參與了,因為其中的一些關(guān)鍵的點,步驟還有比例之類,也必須他來把握,甚至一次性也未必能夠成功,必須要多次實驗。
這里就展現(xiàn)出最終的目標,還有記錄方面的好處了,古代中國雖然創(chuàng)造了輝煌的科技文明,也創(chuàng)造了舉世矚目的四大發(fā)明,對于中國和世界科技,有了巨大的推動作用。
可是一點,沒有形成完整而有序的體系,沒有一個培養(yǎng)和學習技能書,往往經(jīng)過戰(zhàn)亂之后,某些技術(shù)一失傳,就消失了。
當然了,這也跟整個中國并不是特別重視,有很大的關(guān)系,中國重視的是儒學,連更加生僻難懂的醫(yī)學,都也因為跟儒學沾邊,而擁有了完整的體系和培養(yǎng)的方法,可偏偏工學沒有,這或許是跟百家爭鳴有關(guān)。
除了已經(jīng)并入到儒學和朝堂之中的兵學,法學,有一定的發(fā)展之外,諸子百家之中的其他行業(yè),都是被壓制的,特別從北宋開始,儒學發(fā)展上升到了一個巔峰,工匠就被壓制的更加厲害,有些發(fā)明,也是沒有什么重要意義。
薛玉抵達的時候,趙信的這個實驗,正好進行到了比較關(guān)鍵的程度。
趙信根據(jù)不同的比例,測算,然后對于失敗的產(chǎn)品進行掃描,通過卡牌系統(tǒng),大體上分析出了一部分的數(shù)據(jù),然后根據(jù)成功的和失敗計算,最終測算出了不同色澤,性能生鐵的一個大體上面的含碳量。
這個含碳量,遠沒有精確到數(shù)點后面幾位,可是有一個大體上面的范圍,5%以內(nèi)的誤差,已經(jīng)可以實際上進行了。
這個基礎(chǔ)的數(shù)據(jù),會通過不停的實驗,不停的記錄和計算,而變的來精確,可惜這個工作不可能交給別人來做。
哪怕是最簡單一個比例的計算,如果是有精確的數(shù)字,四則運算,這對于北宋來,有些難,一些精研的人,未必算不出。
可是趙信要的是一個概率,一個混合,一個模糊,根據(jù)一些數(shù)據(jù),最終給出來一個相對精確,誤差較的,這就只能夠使用高等數(shù)學,或者數(shù)論的方法。
這玩意,就算是在后世,一個出色高中畢業(yè)生,都不太可能做出來,更別這個時代,整個大宋,懂得這個計算的,只有趙信一人。
得到了薛玉確切的消息之后,趙信卻不能立刻離開,因為這個煉鋼已經(jīng)到了關(guān)鍵的程度。
在經(jīng)過了眾多鐵匠的磨合之后,加上趙信數(shù)據(jù),出鋼比例,已經(jīng)從最開始的1%,提升到了5%,這已經(jīng)讓鐵匠們喜出望外了。
這些鐵匠,都是附近的,或者是從禁軍之中來的,后者在整個北宋,已經(jīng)稱得上比較精銳的那種了,可是跟工部局的相比,差的很遠。
一個大匠,或者是領(lǐng)匠之類的,在打造精鐵的時候,能夠有3成,已經(jīng)算是登峰造極了,他們卻可以達到五成,還不是一個兩個,而是大部分人都達到五成,他們興奮不已,就只是憑借著這個,他們的級別就能夠升一升,就算是回到軍營之中,月俸也能夠升一升。
才5成這算什么,動用了數(shù)論,練廢了最少5次材料,雖然每一次不多,人工和原料的消耗也不少,才5成,這太低了,好在,經(jīng)過大量的累積,數(shù)論和概率這種東西,累積的數(shù)據(jù)多,最終的結(jié)果精確,鋼鐵,不同于后世的特種型材,必須要精確到數(shù)點之后好幾位,不過是%左右,甚至還有差不多14的誤差范圍,這還能只有5成。
趙信繼續(xù)下去,他負責數(shù)據(jù)計算,讓鐵匠們也湊到一起,回想一些經(jīng)驗,爭取能夠解決掉問題的。
終于,通過比對,計算,大體算出來各種各樣的生鐵的含碳量,用熟鐵跟生鐵褶皺打造,計算出了一系列的數(shù)據(jù),用模糊的方法,給出了一定的余量,給了一個比較完整方法。
包括了大部分的身體和熟鐵的配比和混合方法,也把打造的步驟,給精煉了,減少了沒有意義的步驟的,要求每一次都達到一定的效果,節(jié)約人力成。
這樣下來,效率顯著的提升了,以前打造一件兵器,可能需要三到五天,一些比較貴重的寶物,甚至需要十來天。
拿落月弓作為例子,單純他的身體,都不是一次性成型的,在天然隕鐵之中,經(jīng)過了幾輪,去掉了雜質(zhì),并且逐步的敲打成型,現(xiàn)在,哪怕是精鐵,最多需要4個時辰的時間,這比起以前,大大的減少了。
減少的時間,就是成,這個北宋還沒有意識到,可是后世在無數(shù)的論文之中都表述了,人力也是成,生產(chǎn)的快,實際上,是減少了這個成,變相的讓成降低了。
就在眾多鐵匠興高采烈,可以穩(wěn)定達到九成的幾率的煉鋼手段,他們就這么的得到了,這有些出乎預(yù)料,而且大部分的鋼的性能都很好,幾乎比得上天然精鐵了。
可是趙信的傳授,依然沒有結(jié)束,這些煉鋼的過程都沒有錯,他少了一項最關(guān)鍵的步驟,淬火。
中國的金屬冶煉工藝,很長時間,都在世界上占據(jù)著領(lǐng)先的位置,可是有一項,一直以來,都是弱點,那就是淬火。
淬火也被稱之為蘸火,主要是把高溫材料,迅速的降低溫度,形成常溫下的合金,從青銅器時代,就一直沿用至今,大部分的中國冶煉,都是用水來淬火,甚至一直延續(xù)到整個封建時代。
水是比較常見的淬火材料,能夠迅速的降低溫度,保證淬火的效率,對于鐵,和普通材料,淬火的效果還可以,可是上升到鋼這種程度了,就有些不足了。
大部分時間,沒有形成穩(wěn)定的合金,應(yīng)力釋放不均,煉鋼的損失,一半以上,是淬火造成的,淬火失敗的鋼,甚至連鐵都不如,這也是良品的鋼價格居高不下的根原因。
趙信卻知道,如何淬火的辦法,最簡單的,也就是游牧民族和后世還在保存著冷兵器工藝的民族慣用,水和油分段淬火。
這個就是時機的問題,經(jīng)驗豐富大師,可以把握住這個時機,讓合金形成的更好,水和油不同的釋放環(huán)境和冷卻,會讓內(nèi)部應(yīng)力得到巨大的釋放,最終性能更好,哪怕沒有掌握著這個時機,這樣的淬火方法,也比單純的用水,把燒紅的兵器放在水里要好。
這是最簡單的,也是最容易掌握的,水跟油都是現(xiàn)實生活之中常見的,這個時機也可以通過不停的實驗來完成。。
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